TW201444308A - 無接觸式連接器 - Google Patents

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waveguide
waveguide body
contactless connector
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TW103101939A
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Sean Patrick Mccarthy
Bruce Foster Bishop
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Tyco Electronics Corp
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Abstract

一種無接觸式連接器包括一波導結構(506)，該波導結構具有延伸於一第一端部(543)和一第二端部(548)之間的一波導本體(530)、以及容置在該波導本體中且至少部分沿著該波導本體的一內部延伸之一隔板(532)。該隔板係將該波導本體的至少一部分分隔為一第一腔部與一第二腔部，該波導結構係於該第一端部與該第二端部之間傳送RF訊號。該無接觸式連接器包括一通訊模組(508)，該通訊模組具有位於該波導本體的該第一端部處之一電路板(510)，具有耦接至電路板之傳送與接收通訊晶片(518)。該波導係引導該等RF訊號往返於該傳送與接收通訊晶片之間，且該隔板係隔離與該等通訊晶片相關之RF訊號。

Description

無接觸式連接器
本文之標的內容一般係與無接觸式連接器有關，其利用這類無接觸式連接器之RF能量與波導結構而提供短範圍下之無接點數據傳送。
無接觸式連接器一般包括一傳送器晶片與一接收器晶片。一數據串流係被提供至傳送器晶片，傳送器晶片產生一調變RF訊號，例如在60GHz下。該訊號傳播一短距離而至該接收器晶片，接收器晶片係解調變該訊號並且回復原始的數據串流。晶片具有天線以允許數據傳送於連接器對之間而無需電氣或光學連接。可利用多個傳送器晶片與接收器晶片對來提供多個通道。為避免通道之間的串擾，每一晶片對係藉由距離或藉由屏蔽而與一鄰近對隔離。
某些應用需要傳送器與接收器晶片之間的間隔之距離過遠而導致無法由晶片進行有效傳送。此外，某些應用需要在連接器構件之間有相對動作。晶片雖可在特定限值內縱向分隔而在性能上有極少、或沒有衰減，但超過這些限值時訊號與性能仍會衰退。分隔可允許連接器載具的配合位置有降低之精確度，或甚至某程度符合以允許連接器載具位置的不匹配。當需要複雜平移時即會出現問題。舉例而言，在一個以上的方向中進行平移會是有問題的，且會導致訊號衰減及/或傳送失敗。
無接觸式連接器仍存在有容納適當間隔及/或連接器 構件移動之需求。
在一個具體實施例中，一種無接觸式連接器包括一波導結構，該波導結構具有延伸於一第一端部和一第二端部之間的一波導本體、以及容置在該波導本體中且至少部分沿著該波導本體的一內部延伸之一隔板。該隔板係將該波導本體的至少一部分分隔為一第一腔部與一第二腔部。該波導結構係於該第一端部與該第二端部之間傳送RF訊號。該無接觸式連接器包括一通訊模組，該通訊模組具有位於該波導本體的該第一端部處之一電路板、配置以傳送無線RF訊號之一傳送通訊晶片、以及配置以接收無線RF訊號之一接收通訊晶片。傳送與接收通訊晶片係耦接至電路板。該波導係引導該等RF訊號往返於該傳送與接收通訊晶片之間，且該隔板係隔離與該傳送通訊晶片相關之RF訊號以及與該接收通訊晶片相關之RF訊號達該波導本體的至少一部分長度。
100‧‧‧無接觸式連接器
102‧‧‧第一模組
104‧‧‧第二模組
106‧‧‧波導結構
108‧‧‧波導
110‧‧‧第一端部
112‧‧‧第二端部
114‧‧‧電路板
116‧‧‧電氣構件
118‧‧‧第一通訊晶片
120‧‧‧電路板
122‧‧‧電氣構件
124‧‧‧第二通訊晶片
130‧‧‧第一波導模組
132‧‧‧第二波導模組
134‧‧‧波導本體
140‧‧‧被動構件
142‧‧‧喇叭式天線
144‧‧‧模態轉換器
150‧‧‧被動構件
152‧‧‧喇叭式天線
154‧‧‧模態轉換器
200‧‧‧無接觸式連接器
202‧‧‧第一模組
204‧‧‧第二模組
206‧‧‧波導結構
210‧‧‧第一反射器
212‧‧‧第一通訊晶片
214‧‧‧第二反射器
216‧‧‧第二通訊晶片
300‧‧‧無接觸式連接器
302‧‧‧第一模組
306‧‧‧波導結構
310‧‧‧反射器
312‧‧‧通訊晶片
314‧‧‧彎曲表面
400‧‧‧無接觸式連接器
402‧‧‧第一模組
404‧‧‧第二模組
406‧‧‧波導結構
408‧‧‧波導
410‧‧‧波導
412‧‧‧空氣間隙
414‧‧‧電路板
416‧‧‧第一通訊晶片
418‧‧‧第二通訊晶片
420‧‧‧外殼
430‧‧‧第一波導模組
432‧‧‧第二波導模組
440‧‧‧被動構件
450‧‧‧被動構件
500‧‧‧無接觸式連接器
502‧‧‧第一模組
504‧‧‧第二模組
506‧‧‧波導結構
508‧‧‧通訊模組
510‧‧‧電路板
512‧‧‧頂部
514‧‧‧底部
516‧‧‧第一通訊晶片
518‧‧‧第二通訊晶片
520‧‧‧傳導貫孔
530‧‧‧波導本體
532‧‧‧隔板
534‧‧‧基部
536‧‧‧轉移部
538‧‧‧固定部
540‧‧‧末端部
542‧‧‧基部
543‧‧‧第一端部
544‧‧‧插座
546‧‧‧管部
548‧‧‧第二端部
第一圖說明了根據一例示具體實施例而形成之一無接觸式連接器。
第二圖說明無接觸式連接器。
第三圖說明根據一例示具體實施例而形成之一無接觸式連接器。
第四圖說明根據一例示具體實施例而形成之一無接觸式連接器。
第五圖說明根據一例示具體實施例而形成之一無接觸式連接器。
第六圖說明如第五圖所示之無接觸式連接器的一第一模組與一第二模組。
第七圖說明根據一例示具體實施例而形成之一無接觸式連接器。
第八圖為第七圖所示之無接觸式連接器的一第一模組之分解圖。
第九圖為第八圖所示之第一模組的截面圖。
第十圖說明該第一模組之隔板的一例示具體實施例。
第十一圖說明該第一模組之波導本體的一例示具體實施例。
本文所述之具體實施例提供了一種無接觸式連接器，其具有兩個模組而形成一數據連接。一波導結構係設以連接該兩個模組以引導及屏蔽該數據連接。該波導結構係沿著一特定路徑引導能量，以增進這兩個模組之間的通訊連接。模組係包括RF傳送器與接收器，其可為晶片，用以與類似晶片和傳送器/接收器無線通訊。在這些晶片之間的RF訊號的往返傳送與接收係與晶片的相對位置以及波導結構及/或傳送器、接收器、天線結構、接地平面或該無接觸式連接器內所含之其他結構的位置與方向有關。
本文所述之具體實施例提供了一種在晶片外部的波導結構。波導結構係用以收集、重新引導、延伸傳播距離、改變傳播方向、改變傳播模態、改變極化、組合多個模態、自干擾訊號屏蔽所傳送/接收的訊號等。
本文所述之具體實施例提供了一種波導結構，其係由數種不同材料所製造而成，包括介電材料、具有金屬化表面之介電材料、金屬板材與管材、傳導性塑膠材、中空金屬波導、空氣等。波導結構可含有天線、喇叭式天線或其他結構以收集訊號。波導結構可包括用於引導與延伸訊號路徑傳播長度之一波導。波導結構可包括一模態轉換器，用以改變波導模態及/或極化。波導結構可包括一模態耦接結構，用以組合自/至多個傳送器/接收器之多個波導 模態。波導結構可包括一金屬屏蔽部，用以保護訊號免受干擾。波導結構可為圓柱形、矩形、或具有其他形狀。
本文所述之具體實施例可於兩模組間之波導結構中包括一旋轉接頭。軸對稱EM模態的使用會使訊號強度與第一模組和第二模組之間的相對旋轉角度無關。波導結構可具有一或多個間隙或斷裂，且間隙係由不同於波導材料的材料製成。舉例而言，一塑膠波導係具有含空氣、水、填料、真空、玻璃或其他非金屬之一間隙。藉由降低第一晶片所發出的RF訊號的發散性並維持在接收晶片處之可接受訊號強度等級，波導可增加RF晶片之間的可容許分隔距離。波導可拒絕外部雜訊來源，並針對一既定分隔距離改善系統的訊雜比。
本文所述之具體實施例包括僅具有一單一傳送線路之模組。舉例而言，第一模組可含有一單一僅傳送晶片且第二模組可含有一單一僅接收晶片，以形成一單方向之單通道通訊通道。在其他具體實施例中，兩模組都可含有一單一傳送-接收晶片，其中每一個晶片都被設定為一固定功能(例如傳送或接收)，以形成一單方向之單通道通訊通道。藉由反轉該兩個晶片中的每一個晶片的功能，即可依意願設定通訊通道的方向。在其他具體實施例中，兩個模組都可含有一單一傳送-接收晶片。本文所述之具體實施例係包括具有多個傳送線路之模組。舉例而言，該系統可由具有兩個或更多個RF晶片組的模組組成。具體實施例可提供該第一模組兩個傳送晶片並提供該第二模組兩個接收晶片而為一雙通道、單方向之系統。其他的具體實施例係於每一個模組中提供一個傳送晶片與一個接收晶片，以形成一雙通道之雙向系統(例如全雙工通訊)。其他具體實施例可具有多個傳送-接收晶片。
第一圖說明根據一例示具體實施例而形成之一無接觸式連接器100。連接器100包括一第一模組102與一第二模組104，其利用RF能量而在短範圍中提供無接點數據傳送。在第一與第二模 組102、104之間係定義了一傳播路徑，該傳播路徑提供了第一與第二模組102、104之間的RF能量之已知傳送路徑。在一例示具體實施例中，該傳播路徑包括一波導結構106，其係沿著第一與第二模組102、104之間的一預定路徑引導RF能量。波導結構106係僅沿著第一與第二模組102、104之間的部分路徑延伸。波導結構106可為任何類型的傳播路徑，包括該第一與第二模組102、104之間的空氣間隙。波導結構106可為不連續的，且係橫跨不同的介面及/或材料。
在所述具體實施例中，波導結構106是由延伸於一第一端部110與一第二端部112之間的一波導108所定義。第一端部與第二端部110、112係置為與第一與第二模組102、104相鄰。視情況者，波導108具有一旋轉接頭，其可允許在接頭處之相對旋轉及/或線性平移。
在一例示具體實施例中，第一模組102係定義一傳送器(及/或一接收器)，且第二模組104係定義一接收器(及/或一傳送器)以接收由傳送器所發出的RF能量。第一模組102在下文中係稱為一傳送器102，第二模組104在下文中係稱為一接收器104。在一替代具體實施例中，第一模組102定義了一接收器，而第二模組104定義了一傳送器。視需要而定，第一模組102皆可定義一傳送器與一接收器，且第二模組104皆可定義一傳送器與一接收器。第一與第二模組102、104可允許單一方向通訊，或可允許雙向通訊。
在一例示具體實施例中，連接器100係允許在第一模組102和第二模組104之間的雙工通訊。多個傳送與接收對係經由第一模組102和第二模組104之間的波導結構106而產生多個通訊通道。每一通道係使用一獨立且可分離的極化模態來提供各個通訊通道的RF訊號之間之隔離。
在一例示具體實施例中，第一模組102包括一電路板114，電路板114上具有一或多個電器構件116。第一模組102包括發出RF訊號的一第一通訊晶片118。第一模組102可具有一個以上的通 訊晶片，且該通訊晶片係定義一傳送器晶片、一接收器晶片、或可進行傳送與接收兩者之一收發器晶片。第二模組104包括一電路板120，電路板120上具有一或多個電氣構件122。第二模組104包括接收RF訊號之一第二通訊晶片124。第二模組104具有一個以上的通訊晶片，且該通訊晶片係定義一傳送器晶片、一接收器晶片、或可進行傳送與接收兩者之一收發器晶片。晶片118、124具有一天線來傳送/接收RF訊號。天線係可整合至晶片中，或可為連接至晶片之一分離構件。
RF訊號是由第一模組102發出至波導結構106中作為RF能量。波導結構106傳送RF訊號至第二模組104。第一模組102發送訊號作為RF數據傳輸，而波導結構106傳送RF數據傳輸至第二模組104。第二模組104自波導結構106接收RF數據傳輸，並且回復這些RF數據傳輸。在一例示具體實施例中，多個RF數據傳輸係由具有不同傳播模態之波導結構106進行傳送，使得這些訊號在相同空間中傳送並使這些訊號可被分離。
第二圖說明了顯示在第一模組與第二模組102、104的第一與第二通訊晶片118、124之間的波導結構106的無接觸式連接器100。電路板114、120(示於第一圖)係已經移除以求清晰。
波導結構106包括波導108、在波導108的第一端部110處之第一波導模組130、以及在波導108的第二端部112處之第二波導模組132。第一與第二波導模組130、132係自/對晶片118、124以及自/對波導108引導RF訊號。在替代具體實施例中，可使用在波導108的一端或兩端處皆無波導模組之波導結構106。
波導108具有一波導本體134，其係延伸於第一端部110與第二端部112之間。波導108藉由沿著一預定路徑引導RF訊號而增進更長的路徑長度通訊。視情況者，波導本體134係提供了對干擾訊號之屏蔽。波導本體134係一中空金屬管，例如銅管。波導本體134係一塑膠、陶瓷、玻璃或其他本體。波導本體134係由多個 部分所製成。這些部分係可相對於彼此而移動。波導本體134為圓柱形，或在其他具體實施例中可具有其他形狀。波導本體134係沿著一縱向軸而延伸，或沿著一彎曲或傾斜路徑而延伸。
第一波導模組130具有在第一通訊晶片118與波導108之間的一或多個被動構件140。被動構件140自第一通訊晶片118接收無線RF傳輸，並傳送RF訊號至波導108。視情況者，被動構件140係彼此整合。視情況者，被動構件140係與波導108整合。舉例而言，被動構件140係與彼此及/或與波導108共同模製、擠製、加工或者是同時形成。在替代具體實施例中，被動構件140係與彼此及/或與波導108分離。在這類具體實施例中，被動構件140係置為與彼此及/或比波導108相鄰。被動構件140係抵鄰於彼此及/或波導108。被動構件140係置為鄰近於彼此及/或波導108。
被動構件140增進了第一與第二通訊晶片118、124之間的通訊連接。被動構件140具有為以特定方式影響RF訊號之所需特性，以提昇RF訊號。舉例而言，被動構件140係用以收集來自第一通訊晶片118之RF訊號。被動構件140係用以沿著一預定路徑或於一特定方向中重新引導RF訊號。被動構件140係用以延長RF訊號的傳播距離。舉例而言，被動構件140係使在一可偵測等級之一充分強度下的訊號維持達比沒有被動構件140更長的距離。被動構件140係用以改變RF訊號的傳播方向。被動構件140係用以改變RF訊號的傳播模態。被動構件140係用以改變RF訊號的極化。被動構件140係用以組合(或擷取出)RF訊號的多個模態。被動構件140係用以自干擾訊號屏蔽RF訊號。
在所述具體實施例中，被動構件140包括一喇叭式天線142，用以自第一通訊晶片118收集RF訊號。喇叭式天線142係於一特定方向中引導RF訊號。喇叭式天線142收集所傳送的訊號，以增進更長的路徑長度通訊。喇叭式天線142具有梯形形狀，其於面向晶片118處有較寬端部，而於面向其他被動構件140及/波導108處 有較窄端部。在替代具體實施例中，喇叭式天線142可具有其他形狀。在替代具體實施例中，也可使用其他類型的收集器/引導器，例如其他類型的天線、極化器、反射器、或其他結構。在所述具體實施例中，喇叭式天線142係取向為大致垂直於波導108，然而在替代具體實施例中，其他的方向也是可行的。
在所述具體實施例中，被動構件140包括一模態轉換器144。模態轉換器144提供了電磁能從一傳播模態對另一傳播模態之轉換。模態轉換器144可影響訊號的電場(E-field)及/或磁場(B-field)。模態轉換器144可改變傳播路徑的方向。在所述具體實施例中，模態轉換器144包括一T字形部分與一罐體部分；然在替代具體實施例中也可使用其他類型的模態轉換器。模態轉換器144可增進極化改變，以使波導108可沿縱向軸自由旋轉。舉例而言，模態轉換器144係一隔板極化器。模態轉換器144係可增進模態耦合，以自/對多個傳送器/接收器結合多個波導模態。
視情況者，除了被動構件140以外，第一波導模組130還具有一或多個主動構件。主動構件可包括放大器、過濾器、模態轉換器、或其他類型的主動構件，以增進、調整、或影響第一波導模組130的訊號及/或運作。
第二波導模組132具有一或多個被動構件150，其位於第二通訊晶片124和波導108之間。被動構件150自波導108接收無線RF傳輸，並傳送RF訊號至第二通訊晶片124(當第二波導模組132運作作為傳送器時，方向即相反)。視情況者，被動構件150係彼此整合。視情況者，被動構件150係與波導108整合。舉例而言，被動構件150係可與彼此及/或與波導108共同模製、擠製、加工或同時形成。在替代具體實施例中，被動構件150係與彼此及/或與波導108分離。在這類具體實施例中，被動構件150係置為鄰近於彼此及/或波導108。被動構件150可鄰抵於彼此及/或波導108。被動構件150可位於彼此及/或波導108近側。
被動構件150係增進在第一與第二通訊晶片118、124之間的通訊連接。被動構件150具有為以特定方式影響RF訊號之所需特性，以提昇RF訊號。舉例而言，被動構件150係用以將RF訊號引導至第二通訊晶片124。被動構件150係用以沿著一預定路徑或於一特定方向中重新引導RF訊號。被動構件150係用以延長RF訊號的傳播距離。舉例而言，被動構件150係使在一可偵測等級之一充分強度下的訊號維持達比沒有被動構件150更長的距離。被動構件150係用以改變RF訊號的傳播方向。被動構件150係用以改變RF訊號的傳播模態。被動構件150係用以改變RF訊號的極化。被動構件150係用以擷取出(或組合)RF訊號的多個模態。被動構件150係用以自干擾訊號屏蔽RF訊號。
在所述具體實施例中，被動構件150包括一喇叭式天線152，以將RF訊號引導至第二通訊晶片124。喇叭式天線152係於一特定方向中引導RF訊號。喇叭式天線152具有梯形形狀，其於面向晶片124處有較寬端部，而於面向其他被動構件150及/波導108處有較窄端部。在替代具體實施例中，喇叭式天線152可具有其他形狀。在替代具體實施例中，也可使用其他類型的結構，例如其他類型的天線、極化器、反射器、或其他結構。在所述具體實施例中，喇叭式天線152係取向為大致垂直於波導108，然而在替代具體實施例中，其他的方向也是可行的。
在所述具體實施例中，被動構件150包括一模態轉換器154。模態轉換器154提供了電磁能從一傳播模態對另一傳播模態之轉換。模態轉換器154可影響訊號的電場(E-field)及/或磁場(B-field)。模態轉換器154可改變傳播路徑的方向。在所述具體實施例中，模態轉換器154包括一T字形部分與一罐體部分；然在替代具體實施例中也可使用其他類型的模態轉換器。模態轉換器154可增進極化改變，以使波導108可沿縱向軸自由旋轉。舉例而言，模態轉換器154係一隔板極化器。模態轉換器154係可增進模態耦 合，以自/對多個傳送器/接收器結合多個波導模態。
視情況者，除了被動構件150以外，第二波導模組132可具有一或多個主動構件。主動構件可包括放大器、過濾器、模態轉換器、或其他類型的主動構件，以增進、調整、或影響第二波導模組132的訊號及/或運作。
第三圖說明了根據一例示具體實施例而形成的另一無接觸式連接器200。連接器200包括一第一模組202與一第二模組204，其利用RF能量而在短範圍中提供無接點數據傳送。在第一與第二模組202、204之間係定義了一傳播路徑，該傳播路徑提供了第一與第二模組之間的RF能量之已知傳送路徑。在一例示具體實施例中，該傳播路徑包括一波導結構206，其係沿著第一與第二模組202、204之間的一預定路徑引導RF能量。
波導結構206包括涵蓋第一模組202的一第一通訊晶片212之一第一反射器210、以及涵蓋第二模組204的一第二通訊晶片216之一第二反射器214。反射器210、214係沿著傳播路徑引導RF能量。傳播路徑具有一空氣間隙，其形成第一與第二模組202、204之間波導結構206的一部分。空氣間隙可允許第一和第二模組202、204之間的相對運動。
反射器210、214係朝彼此引導RF能量。反射器210、214係包括可反射RF能量之一或多個金屬或金屬化表面。反射器210、214係收集RF訊號，並以一所需方向重新引導RF訊號。反射器210、214提供了對干擾訊號之屏蔽。反射器210、214為可增進第一與第二通訊晶片212、216間之通訊連接的被動構件。反射器為第一與第二通訊晶片212、216之外部結構。反射器210、214具有傾斜表面，其係以一適當方向引導RF能量朝向另一反射器210、214。波導結構206係由反射器210、214以及在其間的空氣間隙所定義。
第四圖說明根據一例示具體實施例而形成的另一無接觸式連接器300。連接器300包括一第一模組302，其利用RF能量 以短範圍提供無接點數據傳輸。傳播路徑係由第一模組302所定義，且提供了往返於第一模組302之RF能量之一定義傳送路徑。在一例示具體實施例中，傳播路徑包括一波導結構306，其係沿著一預定路徑引導RF能量。
波導結構306包括一反射器310，其設於該第一模組302的通訊晶片312近側。反射器310係沿著傳播路徑而引導RF能量至通訊晶片312及/或自通訊晶片312引導RF能量。傳播路徑具有一空氣間隙，其形成波導結構306的一部分。
反射器310一般係於一所需方向中引導RF能量。反射器310具有一彎曲表面314，其可改變RF能量的方向。彎曲表面314係RF能量之一反射表面。反射器310可包括其他的RF能量反射表面。彎曲表面314係藉由使反射器310的外表面金屬化而定義。反射器310可提供對干擾訊號之屏蔽。反射器係一可增進通訊連接之被動構件。
第五圖說明根據一例示具體實施例而形成的另一無接觸式連接器400。連接器400包括一第一模組402和一第二模組404，其利用RF能量而在短範圍中提供無接點數據傳輸。第六圖說明了第一模組402，而第二模組404是類似的且包括類似的構件。在第一與第二模組402、404之間係定義了一傳播路徑，該傳播路徑提供了第一與第二模組402、404之間的RF能量之已知傳送路徑。在一例示具體實施例中，該傳播路徑包括一波導結構406，其係沿著第一與第二模組402、404之間的一預定路徑引導RF能量。波導結構406係僅沿著第一與第二模組402、404之間的路徑的一部分延伸。波導結構406為任何類型的傳播路徑，包括在第一與第二模組402、404之間的一空氣間隙。
在所述具體實施例中，波導結構406係由以一空氣間隙412分隔之一第一波導408和一第二波導410所定義。第一與第二波導408、410是對準的。第一與第二波導408、410係可允許其間之 相對旋轉及/或線性平移。
在一例示具體實施例中，第一模組402係定義一傳送器(及/或一接收器)，而第二模組404係定義一接收器(及/或一傳送器)以接收由傳送器所發出的RF能量。視情況而定，第一模組402係可定義為傳送器和接收器兩者，第二模組404可定義為傳送器和接收器兩者。第一與第二模組402、404可進行單向通訊或可進行雙向通訊。
如第六圖所示，第一模組402包括一電路板414，其具有發出RF訊號之一第一通訊晶片416以及一第二通訊晶片418。通訊晶片416、418係定義一傳送器晶片、一接收器晶片、或皆可傳送與接收之一收發器晶片。如第五圖所示，電路板414係固持於一外殼420中，例如可提供電氣屏蔽之一金屬外殼。
波導結構406在一端部處包括一第一波導模組430，而在另一端部處包括一第二波導模組432。第一與第二波導模組430、432係引導RF訊號往返於第一與第二模組402、404的晶片416、418。波導408為第一波導模組430的一部分，而波導410為第二波導模組432的一部分。波導408、410係提供對干擾訊號之屏蔽。波導408、410係一中空金屬管，例如銅管。波導408、410可為塑膠、陶瓷、玻璃或其他本體。在替代具體實施例中，波導408、410為圓柱形或具有其他形狀。波導408、410係沿著一縱向軸延伸、或可沿著一彎曲或傾斜路徑延伸。
第一波導模組430具有在通訊晶片416、418與波導408之間的一或多個被動構件440。在所述具體實施例中，被動構件440是由一隔板極化器所代表。被動構件440係設計為在一特定頻率或頻率範圍下運作，例如約60GHz。被動構件440係設計為以一特定方向與模態來傳播RF能量。在一例示具體實施例中，被動構件440形成不同模態，因此波導結構406可一次通過多個模態。被動構件440增進了第一與第二模組402、404之間的通訊連接。
第二波導模組432具有在通訊晶片416、418與波導410之間的一或多個被動構件450。在所述具體實施例中，被動構件450是由一隔板極化器所代表。被動構件450係設計為在一特定頻率或頻率範圍下運作，例如約60GHz。被動構件450係設計為以一特定方向或模態來傳播RF能量。在一例示具體實施例中，被動構件450係形成不同模態，因此波導結構406係可一次通過多個模態。被動構件450增進了第一與第二模組402、404之間的通訊連接。
第七圖說明根據一例示具體實施例所形成的另一無接觸式連接器500。無接觸式連接器500包括一第一模組502與一第二模組504，其利用RF能量而在短範圍中提供無接點數據傳輸。在第一與第二模組502、504之間係定義了一傳播路徑，該傳播路徑提供了第一與第二模組502、504之間的RF能量之已知傳送路徑。
在一例示具體實施例中，該傳播路徑包括模組502、504的波導結構506，其係沿著一預定路徑引導RF能量。每一波導結構506係僅沿著第一與第二模組502、504之間的路徑的一部分延伸。視情況而定，傳播路徑可包括在波導結構506之間的其他波導，例如在波導結構506之間的空氣間隙、介電質、塑膠、玻璃或其他材料。在所述具體實施例中，波導結構506是對準的。波導結構506允許其間的相對旋轉及/或線性平移。
在一例示具體實施例中，第一模組502包括一傳送器與一接收器兩者，而第二模組504也包括一傳送器與一接收器兩者。該無接觸式連接器可進行雙工通訊。
第八圖是第一模組502的分解圖，而第九圖是第一模組502的截面圖；然而，可理解到第二模組504(如第七圖所示)是類似的且包括類似的構件。視情況者，模組502、504是相同的或是呈鏡向對稱的兩半。
第一模組502包括波導結構506與一通訊模組508。通訊模組508係為RF數據通訊而配置。通訊模組508包括一電路板 510，其具有一頂部512與一底部514。在所述具體實施例中，電路板510是圓形的；然而在替代具體實施例中，其他形狀也是可行的。視情況而定，通訊模組會包括一個以上的電路板510，例如兩個半圓形電路板。
通訊模組508包括一第一通訊晶片516與一第二通訊晶片518，其係固定至電路板510的頂部512。通訊晶片516、518係發送器晶片、接收器晶片、或是皆可傳送與接收之收發器晶片。在一例示具體實施例中，第一通訊晶片516係一傳送通訊晶片，且在下文中係稱為一傳送通訊晶片516。在一例示具體實施例中，第二通訊晶片518係一接收通訊晶片，且在下文中係稱為一接收通訊晶片518。
傳送與接收通訊晶片516、518係直接固定至電路板510。視情況而定，傳送與接收通訊晶片516、518係偏離電路板510的中心，例如朝向電路板510的一側。在所述具體實施例中，傳送與接收通訊晶片516、518兩者皆於一共同方向中偏離；然而，在替代具體實施例中，傳送與接收通訊晶片516、518的其他方向也是可行的。
在一例示具體實施例中，電路板510包括傳導貫孔520，其係延伸通過電路板510。傳導貫孔520係沿著電路板510的直徑對準。傳送與接收通訊晶片516、518係於傳導貫孔520的線路相對側部上錯開。傳導貫孔520係經電氣接地，且可於其兩側部上的傳送和接收通訊晶片516、518之間提供電氣隔離。
波導結構506包括一波導本體530以及配置以容置在波導本體530中之一隔板532。隔板532係配置以固定至電路板510，例如固定至傳導貫孔520。隔板532係一金屬結構。視情況者，隔板532為平面狀。隔板532為通過波導本體530而通訊之RF訊號提供了隔離。舉例而言，隔板可隔離與傳送通訊晶片516相關聯之RF訊號和與接收通訊晶片518相關聯之RF訊號。隔板532係沿著波導本體 530的至少一部分而將波導本體530分為不同的腔部，例如分為一半。
在一例示具體實施例中，隔板532之大小與形狀係設以配合於波導本體530中。隔板532係抵鄰波導本體530的一內表面。舉例而言，隔板532係藉由干涉配合而固持在隔板中。隔板532與波導本體530之間的接觸係使隔板532電氣連接至波導本體530，使結構共電位以增進RF屏蔽及/或隔離。
隔板532係設計為以一特定方向與模態來傳播RF能量。在一例示具體實施例中，隔板532形成了不同的模態，因此波導結構506係可一次通過多個模態。隔板532增進了第一與第二模組502、504之間的通訊連接。隔板532係經成形為以一特定方式控制RF訊號的特性，以增進RF訊號。舉例而言，隔板532係經成形且定向於波導本體530中，以使無接觸式連接器500運作至一所需頻率或頻率範圍，例如約60GHz。隔板532係經設置大小、成形、以及置於波導本體530中以收集來自第一通訊晶片518的RF訊號。隔板532係經設置大小、成形、以及置於波導本體530中以沿著一預定路徑或在一特定方向中重新引導RF訊號。隔板532係經設置大小、成形、以及置於波導本體530中以延長RF訊號的傳播距離。隔板532係用以改變RF訊號的傳播方向。隔板532係用以改變RF訊號的傳播模態。隔板532係用以改變RF訊號的極化。隔板532係用以結合(或擷取出)RF訊號的多個模態。隔板532係用以使RF訊號對干擾訊號屏蔽。
在所述具體實施例中，隔板532包括一基部534、自基部534延伸之一轉移部536、以及自轉移部536延伸之一末端部540。固定柱538係自基部534向下延伸。固定柱538係配置以容置在電路板510中的對應傳導貫孔520中，以機械地與電氣地連接隔板532與電路板510。隔板532係與電路板510的一接地平面共電位。
轉移部536係經成形以匹配於波導本體530內，且具有對波導本體530的內表面之一互補形狀。在所述具體實施例中，轉 移部536具有傾斜邊緣，其提供了轉移部536在基部534與末端部540之間的一可變寬度。基部534一般係寬於轉移部536。基部534係大約與電路板510的直徑等寬，以橫跨整個電路板510並於傳送和接收通訊晶片516、518之間提供電氣屏蔽。
末端部540係經成形以影響透過波導結構506而傳送的RF訊號。在所述具體實施例中，末端部540在末端處係包括一階梯狀配置。階梯的數量、每一特定階梯的高度與寬度等係受控制以影響RF訊號，例如在一所需頻率或頻率範圍下運作。在末端部540處係可設置其他形狀或特徵以影響RF訊號。舉例而言，末端部540可為拋物線形、橢圓形、或具有其他形狀。
波導本體530係由一金屬材料製成，例如銅；然而在替代具體實施例中，其也可由其他材料製成，例如塑膠、陶瓷、玻璃或其他材料。波導本體530為傳導性以提供電氣屏蔽。波導本體530包括一基部542，其定義了波導本體530的一第一端部543。基部542具有一插座544，其係容置該隔板532與電路板510。插座544之大小與形狀係設以容置隔板532與電路板510，且視情況而定，可藉由干涉配合來容置隔板532及/或電路板510。波導本體530包括一管部546，其自基部542延伸至波導本體530的一第二端部548。管部546為圓柱形且沿著波導本體530的一縱向軸縱向延伸。管部546具有比基部542更小之直徑。在一例示具體實施例中，管部546是中空的且容置隔板532的一部分，例如末端部540。在所述具體實施例中，隔板532係延伸約管部546的三分之一長度；然而隔板532也可延伸一較大、或較小量至管部546中。管部546係引導RF訊號往返於隔板532。隔板532將管部546的內部分為兩個腔部，其可具有相同大小。視情況者，基部542與插座544為截錐形，其中管部546是在插座544的較小端部處。RF訊號係透過插座544的截錐形部分而被引導於管部546和通訊模組508之間。
第十圖說明隔板532的一例示具體實施例，繪示了其 尺寸係設計以在一特定頻率或頻率範圍下(例如約60GHz)與波導本體530(如第十一圖所示)一同運作。第十一圖說明波導本體530的一例示具體實施例，繪示了其尺寸係設計以在一特定頻率或頻率範圍下(例如約60GHz)與隔板532(如第十圖所示)一同運作。改變尺寸、形狀或特徵係允許在一不同頻率或頻率範圍下運作。這些尺寸係以吋來表示。
應理解上述說明係僅為例示性、而非限制性。舉例而言，上述具體實施例(及/或其態樣)係可彼此結合使用。此外，可對本發明之教示內容進行許多修飾以適應於一特定狀況或材料，而不脫離其範疇。本文所述之尺寸、材料類型、各種構件的方向、以及各種構件的數量與位置皆用以定義特定具體實施例的參數，而不是要藉此作為限制，其係僅為例示具體實施例。具該領域通常技藝之人士在檢視上述說明後，即可清楚理解在申請專利範圍的精神與範疇內的許多其他具體實施例與修飾例。
100‧‧‧無接觸式連接器
102‧‧‧第一模組
104‧‧‧第二模組
106‧‧‧波導結構
108‧‧‧波導
110‧‧‧第一端部
112‧‧‧第二端部
114‧‧‧電路板
116‧‧‧電氣構件
118‧‧‧第一通訊晶片
120‧‧‧電路板
122‧‧‧電氣構件
124‧‧‧第二通訊晶片

Claims (20)

  1. 一種無接觸式連接器(500)，其包含：一波導結構(506)，包含延伸於一第一端部(543)與一第二端部(548)之間的一波導本體(530)、以及容置在該波導本體中且至少部分沿著該波導本體的一內部延伸之一隔板(532)，該隔板係將該波導本體的至少一部分分為一第一腔部與一第二腔部，該波導結構係於該第一與第二端部之間傳送RF訊號；一通訊模組(508)，包含位於該波導本體的該第一端部處之一電路板(510)，該通訊模組具有配置以傳送無線RF訊號之一傳送通訊晶片(516)、及配置以接收無線RF訊號之一接收通訊晶片(518)，該傳送與接收通訊晶片係耦接至該電路板；其中該波導係引導該等RF訊號往返於該傳送與接收通訊晶片之間，且其中該隔板係隔離與該傳送通訊晶片相關之RF訊號及與該接收通訊晶片相關之RF訊號達該波導本體的至少一部分長度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器，其中該隔板(532)係直接耦接至該電路板(510)，並且從該電路板沿著該波導本體(530)延伸該波導本體之一長度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該波導本體(530)包含在該第一端部處之一插座(544)以及在該第二端部處之一管部(546)，該管部具有比該插座的直徑更小之一直徑，該電路板(510)及該傳送與接收通訊晶片(516、518)係容置在該插座中，該插座係於該通訊模組(508)和該管部之間引導該等RF訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之無接觸式連接器(500)，其中該插座(544)為截錐形，其中該管部(546)是在該插座的較小端部處，該等RF訊號是通過該插座的該截錐形部分而被引導於該管部與該通訊模組(508)之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)具有與該通訊模組(508)相對之一末端部(540)，該末端部係呈階梯狀。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該電路板(510)包括一接地平面與電氣連接至該接地平面之一傳導貫孔，該隔板(532)具有容置在該等傳導貫孔中之固定柱(538)，以使該隔板對該電路板的該接地平面電氣連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)係藉由一干涉配合而接合該波導本體(530)的一內表面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)係與該波導本體(530)共電位。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)的外形係配置成與該波導本體(530)的一內表面相配。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該波導本體(530)沿著一縱向軸延伸，該通訊模組(508)係容置在該波導本體內，使得該傳送與接收通訊晶片(516、518)係以一共同方向而自該縱向軸偏向該波導本體的一側。
  11. 一種無接觸式連接器(500)，其包含：一波導結構(506)，包含延伸於一第一端部(543)和一第二端部(548)之間的一波導本體(530)、以及容置在該波導本體中且至少部分沿著該波導本體的一內部延伸之一隔板(532)，該隔板係將該波導本體的至少一部分分隔為一第一腔部與一第二腔部，該波導結構係於該第一端部與該第二端部之間傳送RF訊號；一通訊模組(508)，包含位於該波導本體的該第一端部處之一電路板(510)，該通訊模組具有配置以傳送無線RF訊號之一傳送通訊晶片(516)、以及配置以接收無線RF訊號之一接收通訊晶片(518)，該傳送與接收通訊晶片係耦接至該電路板； 其中該波導係引導該等RF訊號往返於該傳送與接收通訊晶片之間，且其中該隔板係隔離與該傳送通訊晶片相關之RF訊號及與該接收通訊晶片相關之RF訊號達該波導本體的至少一部分長度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器，其中該隔板(532)係直接耦接至該電路板(510)，並且從該電路板沿著該波導本體(530)延伸該波導本體之一長度。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該波導本體(530)包含在該第一端部處之一插座(544)以及在該第二端部處之一管部(546)，該管部具有比該插座的直徑更小之一直徑，該電路板(510)及該傳送與接收通訊晶片(516、518)係容置在該插座中，該插座係於該通訊模組(508)和該管部之間引導該等RF訊號。
  14. 如申請專利範圍第3項所述之無接觸式連接器(500)，其中該插座(544)為截錐形，其中該管部(546)是在該插座的較小端部處，該等RF訊號是通過該插座的該截錐形部分而被引導於該管部與該通訊模組(508)之間。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)具有與該通訊模組(508)相對之一末端部(540)，該末端部係呈階梯狀。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該電路板(510)包括一接地平面與電氣連接至該接地平面之傳導貫孔，該隔板(532)具有容置在該等傳導貫孔中之固定柱(538)，以使該隔板對該電路板的該接地平面電氣連接。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)係藉由一干涉配合而接合該波導本體(530)的一內表面。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)係與該波導本體(530)共電位。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該隔板(532)的外形係配置成與該波導本體(530)的一內表面相配。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之無接觸式連接器(500)，其中該波導本體(530)沿著一縱向軸延伸，該通訊模組(508)係容置在該波導本體內，使得該傳送與接收通訊晶片(516、518)係以一共同方向而自該縱向軸偏向該波導本體的一側。
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